如何利用好示波器的自動(dòng)測(cè)量功能及電壓探頭衰減、接地線對(duì)電源紋波測(cè)量的影響

PRBTEK

一、用好示波器的自動(dòng)測(cè)量功能

示波器的時(shí)間軸和電壓軸都是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的，數(shù)值具有明確的物理和計(jì)量意義，因此通常需要在測(cè)試報(bào)告中記載相應(yīng)的數(shù)值。具體到紋波測(cè)量，通常最關(guān)心紋波的大小，可用紋波的峰峰值，有效值等指標(biāo)表示。在模擬示波器上，可以通過(guò)數(shù)格子的方法來(lái)讀出數(shù)值。在早期的數(shù)字示波器上出現(xiàn)了光標(biāo)，用于手動(dòng)測(cè)量2個(gè)點(diǎn)之間的相對(duì)值。這些測(cè)量功能作為示波器的基本功能也保留至今。

進(jìn)一步地，現(xiàn)代示波器一般都具有強(qiáng)大的自動(dòng)測(cè)量功能，只需要簡(jiǎn)單按鍵或者點(diǎn)擊，就可以將常見(jiàn)數(shù)值指標(biāo)顯示在屏幕上，并且實(shí)時(shí)刷新。如圖1所示，對(duì)于這個(gè)不規(guī)則的周期紋波信號(hào)，示波器測(cè)得峰峰值有116.7mV，有效值有26.24mV。如果需要周期、頻率等指標(biāo)，也可以用類似的方法快速得到。

圖1：示波器自動(dòng)測(cè)量功能

二、電壓探頭衰減的影響

無(wú)源探頭的衰減要設(shè)置為1X。原因是1X是無(wú)衰減檔位，帶寬較小，而且去掉了衰減器帶來(lái)的噪聲，會(huì)減弱額外噪聲的影響。如圖2所示，普通無(wú)源探頭的衰減檔位是通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)選擇的，測(cè)試時(shí)一定要先確認(rèn)檔位設(shè)置正確。圖3和圖4是同一個(gè)探頭設(shè)置在10X和1X測(cè)量同一個(gè)信號(hào)的波形（已分別在示波器中設(shè)置了正確的衰減，屏幕顯示的是真實(shí)電壓值，無(wú)需換算）�？梢钥吹綀D3的波形相比圖4明顯疊加了更多的高頻噪聲，信號(hào)細(xì)節(jié)不夠清晰。使用示波器的自動(dòng)測(cè)量功能，也會(huì)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不同。

圖2：示波器電壓探頭衰減設(shè)置開(kāi)關(guān)

圖3：探頭衰減設(shè)為10X的波形

圖4：探頭衰減設(shè)為1X的波形

三、接地線的影響

探頭要拔掉地線，使用探頭的接地彈簧來(lái)就近接地。具體的操作方法如圖5所示，探頭上只有探針和接地彈簧2個(gè)組件，沒(méi)有額外的接地延長(zhǎng)線。探針和接地彈簧的觸點(diǎn)之間只有數(shù)毫米的距離，可以直接接入到板子上的無(wú)源器件兩端。對(duì)于紋波測(cè)量，在電源模塊輸出的濾波電容兩端測(cè)量是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，如圖6所示。

圖5：探頭的探針和接地彈簧

圖6：使用接地彈簧和探針測(cè)量紋波，接地彈簧就近接地

圖7是一種錯(cuò)誤的示范。使用探頭的接地夾，圖方便就夾在了板子邊緣的地線上，直流通路看上去沒(méi)有問(wèn)題。但是接地夾通常有數(shù)厘米甚至更長(zhǎng)，板子上的走線通常也是厘米量級(jí)，測(cè)量環(huán)路就會(huì)比使用接地彈簧的方案長(zhǎng)很多。因此會(huì)引入更多不必要的噪聲，如圖8所示，目測(cè)波形上就有反復(fù)出現(xiàn)的尖峰，顯然是和真實(shí)情況相違背的。

如果仔細(xì)觀察，還可以看到圖7中，接地夾構(gòu)成的環(huán)路中，甚至還有一根白色電纜穿過(guò)，這些都是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)量方式，需要及時(shí)改正。

圖7：使用接地夾和探針測(cè)量紋波，接地夾隨意夾到板子邊緣的地線上（錯(cuò)誤示范）

圖8：使用接地夾測(cè)量紋波時(shí)明顯能發(fā)現(xiàn)的干擾信號(hào)

充分利用好示波器的自動(dòng)測(cè)量功能，可讓工程師們事半功倍。以上內(nèi)容為普科科技PRBTEK結(jié)合一些工程測(cè)量實(shí)際為大家分享。